Технические науки/12.Автоматизированные системы управления на производстве

Ладієва Л. Р., Дубик Н.М.

Національний технічний університет України «КПІ»

СИСТЕМА АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ ПРОЦЕСОМ РЕКТИФІКАЦІЇ У ПРОЦЕСІ ОТРИМАННЯ ОКИСУ ЕТИЛЕНУ

Автоматизація процесу ректифікації представляє собою складну інженерну задачу внаслідок великої кількості регулювальних параметрів, їх взаємозв’язків, складної і недостатньо дослідженої динаміки процесу.

Процес ректифікації базується на тому, що речовини, які містять живлючу суміш, мають різну пружність парів. Розділення рідких сумішей досягається одночасним багаторазовим випаровуванням і конденсацією в тарілчастих апаратах колонного типу.

В даній технології суміш етилену, що одержується внаслідок омилення етиленхлоргідрину з парами побічних продуктів (дихлоретан, ацетальдегід)через дефлегматор надходить в конденсатор 1 , що охолоджується водою чи розсолом. Конденсат розділяють в ректифікаційній тарілчастій колоні 3, яка має 50 тарілок. Дистилятом цієї колони є окис етилену, що подається після зрідження в конденсаторі 4 для дальшого використання[1].

На рисунку показано схему автоматичного контролю виробництва, якавключає в себе ряд контурів контролю:

―контур 1 регулює концентрацію суміші етилену в трубопроводі на вхід в конденсатор та включає: аналізатор рідини кондуктометричний, реєструвальний (1-2); вторинний прилад автоматичний показувальнийікерувальний (1-3); та електро-пневматичний перетворювач сигналу (поз. 1-4), який перетворює електричний сигнал на пневматичний і передає його на пневматичний виконавчий механізм (поз. 1-4).

―контур 4 регулює температуру води в трубопроводі на виході з кип’ятильника та включає: термоперетворювач типу ТСПУ (4-1); вторинний прилад автоматичний показувальнийі керувальний (4-2); та електро-пневматичний перетворювач сигналу (поз. 4-3), який перетворює електричний сигнал на пневматичний і передає його на пневматичний виконавчий механізм (поз. 4-4).

―контур 5 стабілізує витрату води в трубопроводі на вході в реакційну колону та включає: витратомір – діафрагма камерна (5-1); тензоперетворювач тиску з квадратичною функцією перетворення (5-2); автоматичний показувальний і керувальний вторинний прилад (5-3), блок ручного управління (поз.5-4); та електро-пневматичний перетворювач сигналу (поз. 5-5), який перетворює електричний сигнал на пневматичний і передає його на пневматичний виконавчий механізм (поз. 5-6).

Кубова рідина колони 3 містить воду, ацетальдегід, дихлоретан та залишки окису етилену.

Для того, щоб колона працювала найбільш економічно ефективно і видавала чисті продукти, потрібно регулювати сталість кількості вихідної суміші.

Для усунення негативного впливу запізнювання міжфазного обміну на роботу регуляторів температури бажано використовувати регулятори з додатковим імпульсом від прибору, який вимірює склад вихідної суміші.

Швидкість парів в ректифікаційній колоні.Процес в ректифікаційній колоні протікає найбільш економічно та інтенсивно при певній швидкості парів. Розділення компонентів покращується з збільшенням швидкості парів.

При ручному управлінні колоною важко підтримувати сталу швидкість парів при різних збурюваннях процесу. Тому, щоб запобігти явища «захлинання» приходиться працювати при занижених швидкостях парів. Автоматичне регулювання колони дозволяє вести процес на оптимальному режимі. Підтримувати сталу швидкість парів можна за допомогою регулювання подачі водяного пару в кип’ятильник по тиску або ж перепаду тиску в колоні, або подачею сталої кількості водяного пару в колону. Для покращення процесу регулювання слід підтримувати сталий тиск водяного пару на вводі його в цех.

Схема автоматизації процесу виробництва окису етилену

Температура і тиск в колоні.Зі зміною температури змінюється і склад фаз. На основі цього в ректифікаційних колонах регулюється стала тиску і температури кипіння рідини, тобто склад її у верхній чи нижній частині колони.

В ректифікаційній колоні наявний градієнт температури і тиску, який визначається умовами рівноваги.

Тому регулювати температуру або тиск можна тільки в одній точці колони, у всіх інших точках ці параметри будуть визначатися існуючим градієнтом температури і тиску.

Збурювальними факторами в процесі регулювання тиску в колоні являються перепади тиску води, яка подається в конденсатор, зміна швидкості парів і кількості флегми в колоні, а також кількості і температури вихідної суміші. Для стабілізації тиску води бажано на вводі трубопроводу в цех встановлювати регулятор тиску.

Зміна швидкості парів і кількості флегми в колоні можуть призвести до значних змін її опору і дефлегматора, що в свою чергу ускладнить роботу регулятора тиску. Це слід враховувати при виборі схеми регулювання [2].

Література:

1. Юкельсон И. И.Технология основного органическогосинтеза[Текст]/ И. И. Юкельсон. – М.: «Химия», 1968. – 848 с.: ил. – Библиогр.: с. 360–366. – 30000 экз.

2. Анисимов И. В. Автоматическое регулирование процесса ректификации [Текст]/ И. В. Анисимов. – М.: «Гостоптехиздат», 1961. – 179 с.: ил. – Библиогр.: с. 6–20. – 3275 экз.